Anatomie der Haie - Shark anatomy
Die Anatomie der Haie unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von der der Knochenfische . Variation beobachtet innerhalb Hai Anatomie stellt ein mögliches Ergebnis der Artbildung und Lebensraum Variation
Die fünf Chordate Synapomorphienmorph
Die fünf Chordatum-Synapomorphien sind in Chondrichthyen wie folgt vorhanden. Die fünf Synapomorphien sind Rachen Schlitz , Rückenmark , Chorda , Endostyl und der post-anal-Schwanz, der dargestellt ist und gut auf der markierten Chor Seite. Dieses Bild ist hilfreich, um die Regionen zu visualisieren, in denen die fünf
Synapomorphien existierten in Akkordaten und wie sie aussahen. Bei Cephalochordaten befindet sich der Pharynxschlitz oder Pharynx seitlich der Kehle des Chordatums und wirkt als Filter, indem er Wasser über diese Region fließen lässt, um Nährstoffe und Sauerstoff aus dem stattfindenden Gasaustausch zurückzuhalten. Das dorsale Nervenstrang dient als hohles Rückgrat, in dem Signale durch den Körper gesendet werden, da sich in dieser Region Nervengewebe befindet. Das Chordanotochord befindet sich ebenfalls in Richtung des Schwanzes der Chordata, aber näher zur Körpermitte als das dorsale Nervenstrang und ist eine mit Wasser gefüllte Struktur, die es der Chordate ermöglicht, sich im Wasser zu bewegen. Der Endostil befindet sich unter den pharyngealen Kiemenschlitzen, in denen Proteine eingeschlossen sind, um schließlich die Chordatierungsenergie und -versorgung bereitzustellen. Schließlich ist der Post-Anal-Schwanz muskulös und ermöglicht es dem Chordate, sich im Wasser zu bewegen.
Identifizierung der fünf Synapomorphien bei Haien
Diese entwickelten Synapomorphien sind entscheidend für den aktuellen Lebensstil der Haie, zum Beispiel veränderte sich der Rachenschlitz zu Kiefer und Kiemen . Der dorsale Nervenstrang sendet Signale an den Körper wie zuvor, aber jetzt wird der dorsale Nervenstrang zum zentralen Nervensystem (ZNS). Die Chorda wandelte sich von der Bewegung im Wasser zu Bandscheiben, die zwischen den Wirbeln gebildet wurden, die Schutz bieten und als Puffer dienen, wenn Bewegungen auftreten. Der Endostyle ist das Homolog im Vergleich zur Schilddrüse und hat sich vor den Haien etabliert; Diese Anpassung war vorteilhaft, damit der Stoffwechsel der Haie schneller wurde. Der Post-Anal-Schwanz hilft dem Hai, sich im Wasser zu bewegen, hilft aber auch beim Gleichgewicht.
Skelett
Haie sind Knorpelfische. Das Skelett eines Hais besteht hauptsächlich aus Knorpel. Sie gehören zur Klasse der Chondrichthyes. Insbesondere die Endoskelette bestehen aus unmineralisiertem hyalinem Knorpel, der flexibler und weniger dicht als Knochen ist, wodurch sie bei hohen Geschwindigkeiten weniger Energie abgeben. Jedes Skelettstück wird von einem äußeren Bindegewebe, dem Perichondrium, gebildet und dann von einer Schicht aus sechseckigen, mineralisierten Blöcken namens Tesserae bedeckt.
Flossen
Flossen ermöglichen es den Haien, sich selbst zu führen und zu heben. Die meisten Haie haben acht Flossen: ein Paar Brustflossen , ein Paar Bauchflossen , zwei Rückenflossen , eine Afterflosse und eine Schwanzflosse . Brustflossen sind steif, was eine Abwärtsbewegung, Auftrieb und Führung ermöglicht. Die Mitglieder der Ordnung Hexanchiformes haben nur eine einzige Rückenflosse. Die Afterflosse fehlt in den Ordnungen Squaliformes , Squatiniformes und Pristiophoriformes . Haiflossen werden von inneren Strahlen unterstützt, die Ceratotrichia genannt werden.
Schwanz
Der Schwanz eines Hais besteht aus dem Schwanzstiel und der Schwanzflosse, die die Hauptschubquelle für den Hai darstellen. Die meisten Haie haben heterozerkale Schwanzflossen, was bedeutet, dass sich das Rückgrat bis in den (meist längeren) Oberlappen erstreckt. Die Form der Schwanzflosse spiegelt den Lebensstil des Hais wider und lässt sich grob in fünf Kategorien einteilen:
- Schnell schwimmende Haie offener Gewässer, wie die Makrelenhaie , haben halbmondförmige Schwänze mit fast gleich großen Ober- und Unterlappen. Das hohe Streckungsverhältnis des Schwanzes dient der Verbesserung der Schwimmkraft und Effizienz. Bei diesen Arten befinden sich meist auch seitliche Kiele am Schwanzstiel. Der Walhai und der Riesenhai haben auch diese Art von Schwanz, obwohl sie im Allgemeinen ruhigere Tiere sind als die anderen Beispiele.
- "Typische Haie", wie Requiemhaie , haben Schwänze, wobei der Oberlappen länger ist als der Unterlappen. Der Oberkeulen ist in einem moderaten Winkel relativ zum Körper nach oben gedreht, was die Reiseeffizienz mit der Drehfähigkeit ausbalanciert. Die Fuchshaie haben ein extremes Beispiel für diesen Schwanz, bei dem sich der Oberlappen zu einer Waffe entwickelt hat, um Beute zu betäuben.
- Bodenbewohnende Haie wie Katzenhaie und Teppichhaie haben Schwänze mit langen Oberlappen und praktisch keinen Unterlappen. Der obere Flügel wird in einem sehr niedrigen Winkel gehalten, was die Geschwindigkeit für die Manövrierfähigkeit opfert. Diese Haie schwimmen im Allgemeinen mit aalähnlichen Wellen.
- Dornhaie haben auch Schwänze mit längeren Ober- als Unterlappen. Das Rückgrat verläuft jedoch in einem niedrigeren Winkel durch den oberen Flügel als der Flügel selbst, wodurch der erzeugte Abwärtsschub verringert wird. Ihre Schwänze können keine hohen Geschwindigkeiten aushalten, kombinieren jedoch die Fähigkeit zu Geschwindigkeitsstößen mit Manövrierfähigkeit.
- Engelhaie haben unter Haien einzigartige Schwänze. Ihre Schwanzflossen sind umgekehrt heterozerkal, wobei der untere Lappen größer als der obere ist.
Zähne
Haizähne sind stark und bestehen aus Zahnschmelz. Viele Haie haben 3 Zahnreihen. Diese Zähne sind im Zahnfleisch eingebettet, nicht im Kiefer. Haie werden mit Zähnen geboren, die ständig ersetzt werden. Die Zähne werden ungefähr alle zwei Wochen ersetzt. Die Form der Zähne bestimmt die Ernährung des Hais. Ein Hai mit flachen Zähnen wird beispielsweise zum Zerkleinern von Schalentieren verwendet, spitze Zähne werden zum Greifen von Fischen verwendet, während die notorisch scharfen Zähne mit gezacktem Rand für große Beute verwendet werden.
Innere Organe
Die Leber ist ein großes und öliges Organ, das 25 % des gesamten Körpergewichts des Hais ausmacht. Die beiden Zwecke dieses Organs im Hai sind die Speicherung von Energie und Öl. Die Leber ist ein hydrostatisches Organ. Dieses Organ hilft beim Auftrieb, da die Leber Öle speichert und die Dichte des Haikörpers verringert. Die Haileber ist auch voll von einer öligen Substanz namens Haileberöl , die den Haien hilft, mehr Auftrieb zu haben und als Energiespeicher fungiert, wo sie bei Bedarf verwendet werden kann. Die Haifischleber hilft auch bei der Filterung von Blut und Abfällen und fungiert gleichzeitig als Speicherregion für Vitamine, die unglaublich wichtig sind; Besonders wenn der Hai lange Zeit ohne Nahrung auskommt oder wenn der Hai extreme Mengen an Harnstoff im Körper hat, hilft die Leber bei beiden Szenarien. Haie haben auch eine Osmoregulation, die es dem Hai ermöglicht, hohe Konzentrationen und Mengen an Harnstoff zu haben, die es ihm ermöglichen, nicht durch das Leben im Meerwasser im Gegensatz zum Süßwasser zu dehydrieren. Die Hainiere scheidet Harnstoff aus, den der Hai in seinem System haben muss, damit der Hai durch das Leben im Meerwasser nicht dehydriert. Haie Herzen haben zwei Kammern und die Art und Weise das Herz pumpt. Die wichtigste Bedeutung des Haiherzens besteht darin, den gesamten Körper mit sauerstoffreichem Blut zu versorgen, während das sauerstoffarme Blut herausgefiltert wird. Die Milz eines Hais ist auch unglaublich wichtig, weil dort rote Blutkörperchen (RBCs) gewonnen werden und das Immunsystem auch funktioniert, um Krankheitserreger abzuwehren.
Verdauungssystem
Der Magen endet am Pylorus, der zum Zwölffingerdarm und dann zur Spiralklappe führt . Das Spiralventil ist ein gewundenes Organ, es vergrößert die Oberfläche, damit Nährstoffe aufgenommen werden können. Die Spiralklappe mündet dann in das Rektum und Anus, dann in die Kloake. Im Haimagen wird der Auftrieb dadurch hergestellt, dass Luft Platz einnimmt und den Haien die Fähigkeit verleiht, zu schweben. Der Haimagen hat auch einen kürzeren Darm als die meisten Tiere, was dazu führt, dass die Nahrung länger braucht, um vollständig zu verdauen, bevor sie aus dem Körper ausgeschieden wird. Diese Verdauungsdrüse leitet Sekrete durch den Ventalislappen und in den Zwölffingerdarm. Die Bauchspeicheldrüse des Hais hilft bei der Verdauung, indem sie die Enzyme produziert, die benötigt werden, um die großen Nahrungsstücke, aus denen die meisten Haie beißen, abzubauen, und die Bauchspeicheldrüse dient dazu, den Stoffwechsel auf einem hohen Tempo zu halten, um die großen Mengen an aufgenommener Nahrung aufzunehmen. Ganz am Ende des Kurzdarms liegt die Rektumdrüse, die für die Ausscheidung von Abfällen des Tieres wichtig ist.
Fortpflanzungsapparat
Die Fortpflanzungsorgane der Haie dienen der sexuellen Fortpflanzung, wobei das Männchen dem Weibchen Spermien mit Hilfe von Klammern abgibt , die in den Eileiter des Weibchens eingeführt werden . Dadurch kann das Weibchen lebende Junge gebären, obwohl einige Eier legen. Dieses Bild zeigt eine Squalus-Acanthias-Hai-Dissektion, bei der dieses Weibchen zufällig mit mehreren Hai-Jungen schwanger war. Dieses Bild ist wichtig, da es zeigt, wie Haie mehrere lebende Junge zur Welt bringen können.
Temperatur
Ein weiterer Weg, der Haien hilft, sich mühelos durch das Wasser zu bewegen, liegt zum Teil an der Regulierung ihrer Körpertemperatur. Große weißen Haie, Shortfin Mako , Longfin Mako , Lachshai und Heringshai sind endotherm , die sie schnell in Wasser bewegen können. Sie sind in der Lage, ihre Körpertemperatur in Abhängigkeit von der Wassertemperatur zu regulieren, um ihre Muskeln zusammenzuziehen und schneller zu schwimmen. Weiße Haie werden oft als "kaltblütige Killer" bezeichnet, aber sie haben tatsächlich die Fähigkeit, ihr Blut zu erwärmen. Die Fähigkeit, ihre Wärme zu behalten, hilft ihnen auch als Raubtiere. Eine andere Gruppe von Haien, die als Makrelenhaie bekannt sind, können ihr Blut erwärmen. Diese Makrelenhaie halten ihr Blut durch ein Wärmeaustauschsystem namens Rete Mirabile . Die Körpertemperatur von Makrelenhaien kann bis zu 10 o höher sein als die des umgebenden Wassers.
Haut
Im Gegensatz zu Knochenfischen haben die Haie ein komplexes dermales Korsett aus flexiblen kollagenen Fasern, das ihren Körper als spiralförmiges Netzwerk umgibt. Dieses fungiert als äußeres Skelett, das der Schwimmmuskulatur Halt bietet und so Energie spart. Eine ähnliche Anordnung von Kollagenfasern wurde bei Delfinen und Tintenfischen entdeckt . Ihre Hautzähne bieten ihnen hydrodynamische Vorteile, da sie Turbulenzen beim Schwimmen reduzieren.
Haut
Im Gegensatz zu anderen Fischen haben Haie keine Schuppen, sondern Zähnchen. Dentikel sind V-förmig und bestehen aus Dentinschichten und einer Schmelzoberfläche. Riblets sind Höhlen in der Haut des Hais, die die Zähnchen halten. Diese Zähnchen auf der Haut ermöglichen es dem Hai, sich leise, schnell und fast mühelos zu bewegen. Die Haut von Haien ähnelt dem Gefühl von Sandpapier, rau und abrasiv. Beim Schwimmen ermöglicht die flexible Vorspannung der Haut, die 45 Grad zur Körperlänge positioniert ist, ein seitliches Beugen. Dadurch bleibt die Haut eng an der Oberfläche, ist aber auch flexibel und verhindert Faltenbildung und mögliche Turbulenzen in den über den Körper verlaufenden Stromlinien. Die Haut besteht aus einer Dermis und einer Epidermis . Bei Wirbeltieren produziert die Epidermis einen Schleimbelag, um die Hautoberfläche zu befeuchten und kann auch als Abwehrmechanismus gegen bakterielle Infektionen verwendet werden. Dies kann auch zu einem gleichmäßigen, schnellen, laminaren Fluss beim Schwimmen beitragen.
Placoid-Schuppen
Raue und starre Placoid-Schuppen (Hautdentikel) bedecken die Haut von Haien, Rochen und Knorpelfischen aufgrund des Fehlens von Hautknochen. Diese Schuppen sind in der Dermis vorhanden, die faserige Bindegewebekomponenten aufweist, und ragen durch die Epidermis, die Sekretionszellen und geschichtete Epidermiszellen enthält, an die Oberfläche. Homolog in der Struktur zu den Zähnen von Wirbeltieren, dienen diese extrem starken Schuppen dazu, Turbulenzen und Widerstand im Wasser zu reduzieren, da sie die Strömung mit hoher Geschwindigkeit reduzieren. Je größer die Fische, desto mehr plakoide Schuppen haben sie wahrscheinlich. Diese Vorsprünge sind extrem zahnähnlich. Der Schuppenvorsprung besteht aus Schmelz und einer von Dentin umgebenen Pulpahöhle .
Lorenzini .-Ampullen
Fische sind am weitesten verbreitet in Knorpelfischen und haben eine Reihe von Sinnesorganen, die als Netzwerk von Hunderten bis Tausenden von mit Gelee gefüllten Poren in der Nähe von Augen, Ohren, Mund und Nase angeordnet sind. Diese Elektrorezeptoren werden Lorenzini-Ampullen genannt und wurden 1678 erstmals von einem italienischen Arzt und Ichthyologen , Stefano Lorenzini, entdeckt . Diese Poren werden verwendet, um elektromagnetische Felder zu erfassen und zu erkennen , und oft helfen diese bei den Navigationsfähigkeiten und der Jagd nach Beute. Dies kann nachts besonders wichtig sein, denn Haie können sich in dunklen Umgebungen nicht nur auf ihre Sicht verlassen, sondern benötigen einen anderen Mechanismus, der ihnen beim Navigieren hilft. Insbesondere können sie Beute erkennen, die unter dem Sand vergraben ist. Es gibt zwei verschiedene Formen der Elektroortung, die passive Elektroortung und die aktive Elektroortung, und Haie verlassen sich bei der Navigation stark auf diese.
Muskeln
Als pelagische Räuber angesehen, haben Haie durch ihre Kontinuität beim Schwimmen eine ständig erhöhte Körpertemperatur, was letztendlich als physiologischer Vorteil für Haie gilt. Ein großer Grund für diesen Vorteil ist, dass sie einen roten, aeroben Bewegungsmuskel (RM) und einen weißen Bewegungsmuskel (WM) besitzen. Die Temperatur beeinflusst stark die Kontraktionsfähigkeit der Muskeln, und dies sowohl in Bezug auf die Umgebung als auch auf die innere Körpertemperatur.
Roter Bewegungsmuskel
Der RM erzeugt etwa 25-50% der Kraft eines Hais und treibt das kontinuierliche Schwimmen von Haien an. Dieser Muskel gedeiht bei erhöhten Temperaturen und wird als fast säugetierähnlich angesehen. Der optimale Temperaturbereich für die Funktion liegt bei 20 bis 30 Grad Celsius, und die Muskeln gelten als wirkungslos, wenn sie kühleren Temperaturen ausgesetzt sind. Insgesamt wird die Temperatur des RM metabolisch gehalten und liegt deutlich über der Außentemperatur des Wassers. Diese Muskeln werden auch ausreichend durchblutet, weshalb Haie über längere Zeit schwimmen können, was beim Fettabbau hilft. Rote Muskelfasern konzentrieren sich in der ventralen Region des Hais und befinden sich neben der Wirbelsäule, wodurch die Wirbelsäule letztendlich stärker wird. Mit anderen Worten, die erste Rückenflosse befindet sich hinter dem RM. Bei anderen Fischen ist der RM seitlicher. Dieser Muskel ist sowohl bei Lachshaien als auch bei Thunfischen zunehmend thermisch empfindlich .
Weißer Bewegungsmuskel
Das WM bei Haien ist nicht so thermisch abhängig, daher funktioniert es bei verschiedenen Temperaturen optimaler. Die Hilfeleistung kurz platzt beim Schwimmen eines Hais. Dieser Muskel befindet sich in unmittelbarer Nähe zum RM und ermöglicht letztendlich die Wärmeübertragung vom RM zum MW. Obwohl es für kalte Temperaturen besser geeignet ist, hat seine proximale Lage des RM erhebliche Vorteile gebracht und seine Funktion nur erhöht. Dieser Muskel ist wirklich wichtig für die Fortbewegung des Schwanzes und ist für das Pulsieren des Schwanzes eines Hais und den Vorwärtsantrieb des Hais verantwortlich. Der Muskel zieht sich zusammen und versteift sich dann, damit der Hai durch das Wasser gleiten kann.
Tarnung
Haie können eine Kombination von Farben auf der Oberfläche ihres Körpers haben, die zu einer Tarntechnik namens Gegenschattierung führt . Eine dunklere Farbe auf der Oberseite und eine hellere Farbe auf der Unterseite des Körpers verhindert die visuelle Erkennung durch Raubtiere. (Zum Beispiel verschmilzt Weiß auf der Unterseite des Hais mit dem Sonnenlicht von der Oberfläche, wenn es von unten betrachtet wird.) Gegenschattierung kann auch durch Biolumineszenz bei den wenigen Haiarten erreicht werden, die Licht produzieren und emittieren, wie dem Kitefinhai , afin Arten von Dornhaien. Die Art wandert vertikal und die Anordnung von lichterzeugenden Organen, die als Photophoren bezeichnet werden, sorgt für eine ventrale Gegenschattierung.
Einige Arten haben eine ausgefeiltere physische Tarnung, die ihnen hilft, sich in ihre Umgebung einzufügen. Wobbegongs und Engelhaie verwenden Tarnung, um Raubtiere aus dem Hinterhalt auszuführen .
Kreislauf
Haie besitzen ein Kreislaufsystem mit einem einzigen Kreislauf, das um ein zweikammeriges Herz zentriert ist. Das Blut fließt vom Herzen zu den Kiemen, wo es mit Sauerstoff angereichert wird. Dieses sauerstoffreiche Blut wird dann durch den Körper und zu den Geweben transportiert, bevor es zum Herzen zurückkehrt. Wenn das Herz schlägt, gelangt sauerstoffarmes Blut in den Sinus venosus. Das Blut fließt dann durch den Vorhof zum Ventrikel, bevor es in den Conus arteriosus mündet und das Herz verlässt.
Atmungssystem
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Im Hai- Anatomie- Bild zeigt es die Anfangshälfte des Hais, einschließlich der Kiemen. Die Haikiemen sind besonders wichtig und wurden aus der Synapomorphie der chordate pharyngealen Kiemenschlitze entwickelt. Kiemen sind wichtig, damit Haie unter Wasser atmen können. Wie andere Fische entziehen Haie dem Wasser Sauerstoff, wenn es über ihre Kiemen fließt . Das Wasser tritt durch den Mund, gelangt in den Rachen, und tritt durch die Kiemenspalten ( die meisten Haie haben fünf Paaren, die gekräuselt Haien , Kammzähnerhaie und Sechskiemer-Sägehai haben sechs oder sieben Paare). Die meisten Haie haben auch eine zusätzliche Atemöffnung, die als Stigmen bezeichnet wird, hinter ihren Augen. Bei bodenbewohnenden Haien wie Engelhaien ermöglicht das Stigmen ihnen, Wasser zum Atmen aufzunehmen, ohne den Mund öffnen zu müssen.
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Es gibt zwei Mechanismen, mit denen Haie Wasser über ihre Kiemen bewegen können: Beim bukkalen Pumpen zieht der Hai aktiv Wasser mit seinen Wangenmuskeln an, während der Hai bei der Ram-Ventilation nach vorne schwimmt und Wasser in sein Maul und durch seine Kiemen drückt. Da das bukkale Pumpen energieintensiver ist als die Ram-Beatmung, wird ersteres im Allgemeinen von sesshaften, am Boden lebenden Haien verwendet, während letzteres von aktiveren Haien verwendet wird. Die meisten Haie können je nach Situation zwischen diesen Mechanismen wechseln. Einige Arten, wie der Weiße Hai , haben die Fähigkeit zum bukkalen Pumpen verloren und ersticken daher, wenn sie aufhören, sich vorwärts zu bewegen.